1.2.2.2. Расчёт биофильтров с пластмассовой загрузкой

БПК_полн поступающих на эти биофильтры сточных вод не должна превышать 250 г/м³. При большем значении необходимо предусматривать циркуляцию очищенной воды. Коэффициент рециркуляции жидкости определяется по формуле (4), при этом L_mix<200 г/м³.

Рабочая высота принимается 3…4 м. Аэрация принимается естественная.

В качестве загрузки предусматривают блоки из поливинилхлорида, полистирола, полиэтилена, полипропилена, полиамида, гладких или перфорированных пластмассовых труб диаметром 50…100 мм или засыпные элементы из обрезков труб длиной 50 – 150 мм, диаметром 30…75 мм с перфорированными, гофрированными и гладкими стенками. Пористость загрузочного материала 93…96 %, удельная поверхность 90…110 м²/м³.

В случае возможного прекращения притока сточных вод на биофильтр необходимо предусматривать рециркуляцию сточных вод во избежание высыхания биоплёнки на поверхности загрузки.

Расчет

Гидравлическую нагрузку определяют в зависимости от эффекта очистки, высоты биофильтра, температуры жидкости ‑ по табл. 4.

Таблица 4

Значение гидравлической нагрузки q_pf в зависимости от температуры воды, рабочей высоты и эффекта очистки

Эффект очистки Э, %	Гидравлическая нагрузка qpf, м3/(м2сут), при высоте загрузки Нpf, м
	Нpf= 3				Нpf= 4
	Температура сточных вод Тw, C
	8	10	12	14	8	10	12	14
90	18,9	20,4	22,5	24,6	33,2	36,4	40	43,6
85	25,2	27,6	30	33	44,8	49,2	54	58,8
80	30,6	33,6	36,9	39,9	54,8	60	65,6	71,6

Общий объём фильтрующей загрузки определяется по формуле (5) или с учётом циркулирующей жидкости (5а).

Необходимая площадь поверхности биофильтров с пластмассовой загрузкой определяется по формуле (6). Количество ёмкостей – по формуле (7).

1.3. Аэротенки

Принцип работы аэротенков основан на жизнедеятельности аэробных микроорганизмов – активного ила.

Для поддержания жизнедеятельности аэробных микроорганизмов в них подаётся воздух.

По режиму работы аэротенки можно классифицировать на 2 вида:

• на полную биологическую очистку (рис. 3);

Рис. 3. Схемы полной биологической очистки:

1 –первичные отстойники; 2 – аэротенки на полную биологическую очистку;

3 – вторичные отстойники; 4 – регенератор для восстановления активной способности ила

• на неполную биологическую очистку;

При неполной биологической очистке независимо от исходной величины БПК необходимо предусматривать регенераторы активного ила. При неполной биологической очистке эффект составляет 80 - 70 %.

Рис. 4. Схемы неполной биологической очистки:

а) неполная очистка, б) комбинированная схема очистки;

1 –первичные отстойники; 2 – аэротенки на полную биологическую очистку;

3 – вторичные отстойники; 4 – регенератор для восстановления активной способности ила;

1а, 2а, 3а – сооружения предназначены на неполную биологическую очистку

• с регенерацией (см. рис. 3, б и 4) и без регенерации (см. рис. 3, а)

активного ила.

Регенерация активного ила предусматривается при начальной концентрации БПК>150 мг/л. Применение регенерации способствует более глубокому окислению органических веществ и увеличивает нагрузку по БПК_полн на беззольный активный ил.

Значение активного ила в процессе биологической очистки заключается в полном поглощении из сточной жидкости как нерастворимых, так и растворимых органических веществ. Скорость поглощения и окисления органических веществ активным илом зависит от глубины обработки сточных вод на сооружениях механической очистки. Чем выше эффект работы сооружений механической очистки, тем интенсивнее идёт процесс окисления органических веществ в аэротенках. При низком эффекте работы первичных отстойников из них выносятся нерастворённые органические вещества крупностью более 40…50 микрон. Такие фракции нерастворённых органических веществ значительно дольше будут усваиваться активным илом. Поэтому для улучшения работы аэротенков необходимо максимально удалить из сточных вод нерастворимые вещества, включая частично и коллоидные. Чем меньше неорганических веществ, тем больше площадь контакта этих частиц с активным илом, а продолжительность окисления органических веществ будет идти значительно быстрее.

Стабилизация расхода сточных вод, поступающих на очистку, также способствует улучшению работы аэротенков [4].

Конструкция аэротенка. Аэротенк выполняется в виде прямоугольного проточного резервуара (рис. 5), разделённого внутренними перегородками на отдельные коридоры. В аэротенках коридорного типа происходит процесс вытеснения стоков жидкости, водой поступающей на очистку.

Конструктивно аэротенки делятся:

• на вытеснители;

• на смесители (рис. 6);

• на аэротенки – отстойники.

При БПК<500 мг/л и Q=30 – 50 тыс. м³/сут. проектируют вытеснители, если БПК=500-1000 мг/л, Q= 15–50 тыс. м³/сут. – аэротенки-отстойники; при БПК>1000 мг/л и Q 30 тыс. м³/сут. – аэротенки-смесители.

Для поддержания жизнедеятельности ила в них подают воздух. Аэрация может осуществляться двумя способами: пневматическим или механическим. Механические аэраторы дискового или турбинного типа располагаются на глубине от поверхности аэротенка 5 – 20 см. Коэффициент использования воздуха выше у пневматической аэрации (фильтросные трубы). В регенераторы подаётся в 2 раза больше воздуха, чем в основные аэротенки.

Нагрузка на ил

Активность ила во многом зависит от соотношения массы беззольного вещества активного ила к массе органических веществ подлежащих очистке. Нормально процесс обработки сточных вод в аэротенках происходит при нагрузке на активный ил от 200 до 400 мг БПК_полн. на 1 г беззольного вещества активного ила в сутки (рис. 7). Увеличение нагрузки на активный ил ведёт к быстрому отмиранию и его гибели. Ил очень быстро стареет. Недогрузка ила приводит к развитию нитевидных бактерий, которые плохо оседают во вторичных отстойниках (ил «вспухает»). Наиболее часто наблюдается «вспухание» ила весной и осенью.

Окислительная способность ила во многом зависит от его возраста.

Возраст ила – это период его обмена, который соответствует средней продолжительности пребывания ила в системе аэрационных сооружений (аэротенках, каналах, вторичных отстойниках и трубопроводах).

5 ‑ 7 суток позволяет получить наилучшую окислительную способность ила. Опыт эксплуатации типовой станции показывает, что замещение массы активного ила в аэротенках происходит по истечению 12 – 14 суток.

Показателем качества активного ила является способность его к оседанию. Эта способность оценивается значением илового индекса – объём активного ила в мл после 30-минутного отстаивания, который относят к 1 г сухого вещества ила. Хорошо оседающий ил имеет J=100 – 120 мл/г. Глубоко минерализованный ил - J=60 – 90 мл/г. «Вспухший» ил имеет J=150 – 200 мл/г. Такой ил плохо оседает и отделяется от воды во вторичных отстойниках.